JP5949739B2 - ロボットシステム、容器の開栓方法及び被加工物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットシステム、容器の開栓方法及び被加工物の製造方法に関する。

従来、締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップの開栓作業を行うロボットシステムが知られている。例えば特許文献１に記載されたロボットシステムでは、スクリューキャップの上面に垂直な方向からアーム及びアームの先端に取付けられたハンドをスクリューキャップに近づけ、ハンドの先端でスクリューキャップを把持し当該スクリューキャップを回転させることにより開栓作業を行っている。

特開２００４−２８７８３号公報

ところで、スクリューキャップの封止は、通常人手により行われるものであるところ、作業者によっては強固にスクリューキャップが閉められている場合がある。このような場合には、上述した特許文献１に記載されたロボットシステムでは、開栓作業に失敗する場合がある。

そこで本発明は、開栓作業を適切に行うことができるロボットシステム、容器の開栓方法及び被加工没の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るロボットシステムは、第１ロボットと、第１ロボットに取り付けられた第１ハンドと、第１ロボットの動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップを、第１姿勢で第１ハンドに把持させた状態で、第１ハンドを回転させる初期制御部と、初期制御部により第１ハンドを動作させた後に、スクリューキャップを第１姿勢とは異なる第２姿勢で第１ハンドに把持させた状態で、第１ハンドを回転させる通常制御部と、を有する。

本発明に係る容器の開栓方法は、締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップを、第１ロボットに取り付けられた第１ハンドに第１姿勢で把持させた状態で、第１ハンドを回転させる初期制御工程と、初期制御工程後に、スクリューキャップを第１姿勢とは異なる第２姿勢で第１ハンドに把持させた状態で、第１ハンドを回転させる通常制御工程と、を含む。

本発明に係る被加工物の製造方法は、容器本体と該容器本体に締め付けにより取り付けられたスクリューキャップとを有する被加工物の製造方法であって、スクリューキャップを、第１ロボットに取り付けられた第１ハンドに第１姿勢で把持させた状態で、第１ハンドを回転させる初期制御工程と、初期制御工程後に、スクリューキャップを第１姿勢とは異なる第２姿勢で第１ハンドに把持させた状態で、第１ハンドを回転させる通常制御工程と、を含む。

本発明に係るロボットシステム、容器の開栓方法及び被加工物の製造方法によれば、開栓作業を適切に行うことができる。

本実施形態に係るロボットシステム及び処理用機器の斜視図である。 （ａ）は図１に示されたロボットシステムの正面図、（ｂ）は図１に示されたロボットシステムの平面図である。 図１に示されたロボットシステムに含まれるハンドの正面図である。 コントローラの機能ブロックを示す図である。 把持具の平面図である。 把持具の使用状態を示した斜視図である。 初期制御時のロボットシステムを示す斜視図である。 初期制御時のロボットシステムを示す斜視図である。 通常制御時のロボットシステムを示す斜視図である。 通常制御時のロボットシステムを示す斜視図である。 開栓作業の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係るロボットシステムは、締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップの開栓作業を行うロボットシステムである。所定の容器としては、例えば遠沈管やコニカルチューブ等が用いられる。以下では、血液や組織の一部等が含まれる検体（以下、単に検体という）の解析や検査を行う際に、当該検体が収容されたコニカルチューブのスクリューキャップを開栓する例について説明する。

図１は、本実施形態に係るロボットシステム及び処理用機器の斜視図である。ロボットシステム１及び処理用機器２は、例えば空気洗浄度が確保されたクリーニングルームに配置されており、検体５０の解析や検査に用いられる。

処理用機器２は、コニカルチューブ２１（被加工物）と、収納容器２２と、把持具２３とを備えている。コニカルチューブ２１は、収容部２１ａ（容器本体）、及びスクリューキャップ２１ｂを有している。収容部２１ａは、その内部に空間を有する。収容部２１ａには、内部空間に連通する開口が形成されている。収容部２１ａの開口周辺の外周面には、雄ねじが形成されている。スクリューキャップ２１ｂの内周面には、雌ねじが切られている。収容部２１ａの雄ねじとスクリューキャップ２１ｂの雌ねじとが組み付けられることによって、スクリューキャップ２１ｂが収容部２１ａに取り付けられている。収納容器２２は、後述するスクリューキャップ２１ｂの開栓作業後に、検体５０が収納される容器である。把持具２３は、ロボットシステム１のロボット（後述）がコニカルチューブ２１を把持する際に用いられる。把持具２３の詳細は後述する。

図２も参照しながら、ロボットシステム１の詳細について説明する。図２（ａ）は図１に示されたロボットシステム１の正面図、図２（ｂ）は図１に示されたロボットシステム１の平面図である。ロボットシステム１は、ロボット１０ａ（第１ロボット），１０ｂ（第２ロボット）と、ハンド１１ａ（第１ハンド），１１ｂ（第２ハンド）と、コントローラ１２と、胴体部１３と、基台１４とを備える。

基台１４は、設置面に対しアンカーボルト（図示せず）等により固定されている。胴体部１３は、基台１４上に設けられている。胴体部１３は、ロボット１０ａ及びロボット１０ｂが取り付けられた共通胴体である。胴体部１３は、基台１４の設置面に対して直交する回転軸Ａｘ０周りに回転駆動するアクチュエータが設けられた関節部Ｊ０を有している。胴体部１３は、基台１４に対し関節部Ｊ０を介して旋回可能に設置されており、関節部Ｊ０に設けられたアクチュエータの駆動により基台１４の設置面と略水平な方向に沿って旋回する。

ロボット１０ａ，１０ｂは、コントローラ１２からの動作命令に基づいて動作する。動作命令とは、ロボットを動作させるプログラムであるコマンドや、ロボットを動作させるプログラムのまとまりであるジョブである。ロボット１０ａは、後述する開栓処理において、コニカルチューブ２１のスクリューキャップ２１ｂを把持して回転させるロボットである。また、ロボット１０ｂは、後述する開栓処理において、コニカルチューブ２１を所定の作業位置に固定するロボットである。ロボット１０ａはアーム１５ａを有している。また、ロボット１０ｂはアーム１５ｂを有している。アーム１５ａ，１５ｂは、その内部にアクチュエータが設けられたマニピュレータである。アーム１５ａ，１５ｂはそれぞれ胴体部１３に支持されている。

アーム１５ａ，１５ｂは、基端側から先端側に向かって、肩部５１、第１上腕部５２、第２上腕部５３、下腕部５４、第１手首部５５、第２手首部５６、フランジ部５７を有している。

肩部５１は、アクチュエータが設けられた第１関節部Ｊ１を介して胴体部１３に連結されている。肩部５１は、第１関節部Ｊ１に設けられたアクチュエータの駆動により基台１４の設置面に対して略水平な回転軸Ａｘ１周りに回転する。第１上腕部５２は、アクチュエータが設けられた第２関節部Ｊ２を介して肩部５１に連結されている。第１上腕部５２は、第２関節部Ｊ２に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ１に対して直交する回転軸Ａｘ２周りに回転する。第２上腕部５３は、アクチュエータが設けられた第３関節部Ｊ３を介して第１上腕部５２に連結されている。第２上腕部５３は、第３関節部Ｊ３に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ２に対して直交する回転軸Ａｘ３周りに回転する。下腕部５４は、アクチュエータが設けられた第４関節部Ｊ４を介して第２上腕部５３に連結されている。下腕部５４は、第４関節部Ｊ４に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ３に対して直交する回転軸Ａｘ４周りに回転する。

第１手首部５５は、アクチュエータが設けられた第５関節部Ｊ５を介して下腕部５４に連結されている。第１手首部５５は、第５関節部Ｊ５に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ４に対して直交する回転軸Ａｘ５周りに回転する。第２手首部５６は、アクチュエータが設けられた第６関節部Ｊ６を介して第１手首部５５に連結されている。第２手首部５６は、第６関節部Ｊ６に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ５に対して直交する回転軸Ａｘ６周りに回転する。フランジ部５７は、アクチュエータが設けられた第７関節部Ｊ７を介して第２手首部５６に連結されている。フランジ部５７は、第７関節部Ｊ７に設けられたアクチュエータの駆動により回転軸Ａｘ６に対して直交する回転軸Ａｘ７周りに回転する。このように、アーム１５ａ，１５ｂは回転軸Ａｘ１〜Ａｘ７までの７軸を有している。よって、ロボット１０ａ，１０ｂは７軸ロボットである。

ハンド１１ａは、ロボット１０ａのアーム１５ａに取り付けられたエンドエフェクタである。ハンド１１ｂは、ロボット１０ｂのアーム１５ｂに取り付けられたエンドエフェクタである。より詳細には、ハンド１１ａ，１１ｂは、フランジ部５７の先端に対し取り付けられている。ハンド１１ａ，１１ｂは、上述した回転軸Ａｘ７周りに回転するフランジ部５７に従動的に回転する。

ハンド１１ａ，１１ｂの詳細について、図３も参照しながら説明する。図３は、図１に示されたロボットシステム１に含まれるハンド１１ａ，１１ｂの正面図である。ハンド１１ａ，１１ｂは、ハンド本体１１２ａと、ハンド本体１１２ａの先端に設けられた対向する一対の把持部材１１２とを有している。一対の把持部材１１２は、互いに遠近する方向に移動可能であり、互いの相対距離の拡縮が可能とされている。互いの相対距離の拡縮を可能とする機構部はハンド本体１１２ａの内部に収納されている。把持部材１１２を拡縮させる機構としては、よりシンプルにはラックアンドピニオンやボールネジが適用可能であるが、その他の機構を採用することもできる。各把持部材１１２は、互いに対向する位置に、第１の凹部１１３と、第２の凹部１１４と、爪部１１５とを有している。

第１の凹部１１３は、第２の凹部１１４及び爪部１１５の間に形成された凹部である。第１の凹部１１３は、把持部材１１２の内側において、把持部材１１２の延伸方向と交差する方向に凹んだ部分である。第１の凹部１１３における凹形状の底部１１３ａは、第２の凹部１１４における凹形状の底部１１４ａと比較して平坦部分の長さが長い。そのため、第１の凹部１１３は、対向する底部１１３ａ間で比較的大きな部材を把持することができる。また、第１の凹部１１３は、底部１１３ａの平坦部分の長さが長く把持する部材と接する面が大きいため、把持する部材に力を与えやすい。

第２の凹部１１４は、第１の凹部１１３よりも把持部材１１２の基端側に形成された凹部である。第２の凹部１１４は、把持部材１１２の内側において、把持部材１１２の延伸方向と交差する方向に凹んだ部分である。第２の凹部１１４における凹形状の底部１１４ａは、第１の凹部１１３における凹形状の底部１１３ａと比較して平坦部分の長さが短い。そのため、第２の凹部１１４は、対向する底部１１４ａ間で比較的小さな部材を把持することができる。

爪部１１５は、把持部材１１２の先端に設けられている。爪部１１５は、その先端側に切り欠き部１１５ａを有している。爪部１１５は、切欠き部１１５ａを有することで、部材を把持する際の把持力を高めている。

図２に戻り、コントローラ１２は、ロボット１０ａ，１０ｂの動作を制御する制御装置である。具体的には、コントローラ１２は、ケーブルハーネス（図示せず）を介してロボット１０ａ，１０ｂのアクチュエータに接続されており、動作命令によってアクチュエータを駆動させ、ロボット１０ａ，１０ｂの動作を制御している。コントローラ１２の詳細な機能について、図４も参照しながら説明する。

図４は、コントローラ１２の機能ブロックを示す図である。図４に示されるように、コントローラ１２は、制御部１２ａ、初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃを有している。コントローラ１２は、スクリューキャップ２１ｂの開栓作業に係る処理として、開栓前処理、開栓処理及び開栓後処理を、ロボット１０ａ，１０ｂと連動して行う。開栓前処理及び開栓後処理については制御部１２ａが、開栓処理については初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃが、それぞれ行う。なお、以下では説明の便宜上、ロボット１０ａ，１０ｂの処理毎に、ロボット１０ａ，１０ｂに対して制御部１２ａ等が動作命令を出力する場合を説明するが、開栓作業に係る全ての処理について一括で１つのジョブ（動作命令）を出力するものであってもよい。

制御部１２ａは、ロボット１０ａ，１０ｂに対して開栓前処理及び開栓後処理に関する動作命令を出すことにより、ロボット１０ａ，１０ｂの動作を制御する。以下、開栓前処理及び開栓後処理における制御部１２ａの処理について説明する。

開栓前処理とは、ロボット１０ａ，１０ｂによるスクリューキャップ２１ｂの開栓が行われる前段階の準備処理である。制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、コニカルチューブ２１を把持する動作命令を出力する。コニカルチューブ２１が複数ある場合には、制御部１２ａは、ロボット１０ｂに予め設定されたコニカルチューブ２１を把持させる。また、制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、コニカルチューブ２１を把持具２３に設置する動作命令を出力する。

ここで、把持具２３の詳細について図５及び図６も参照しながら説明する。図５は、把持具２３の平面図である。図６は、把持具２３の使用状態を示した斜視図である。把持具２３は、対向する側壁部２３ａ，２３ｂを有している。側壁部２３ａ，２３ｂはそれぞれ内側が凹形状なっており、対向する当該凹形状によって略円状の挿入空間２３ｃが形成されている。当該挿入空間２３ｃに、コニカルチューブ２１が挿入される。また、把持具２３は、側壁部２３ａの一端側から垂直な方向に突出した突出部２３ｄ、側壁部２３ｂの一端側から垂直な方向に突出した突出部２３ｅを有している。突出部２３ｄ，２３ｅは、ハンド１１ｂが把持可能な程度に突出している。コニカルチューブ２１が挿入空間２３ｃに挿入された状態で、把持具２３の突出部２３ｄ，２３ｅの外側がハンド１１ｂによって把持される。突出部２３ｄ，２３ｅの外側が把持されることによって、側壁部２３ａ，２３ｂが互いに近接する方向へ移動し、把持前と比較して挿入空間２３ｃが狭くなる。その結果、側壁部２３ａ，２３ｂ間でコニカルチューブ２１を固定することが可能となる。

把持具２３は以下のように使用される。把持具２３が設置された所定位置には、挿入空間２３ｃに挿入されたコニカルチューブ２１を支持する部材が設けられている。まず、ロボット１０ｂによって把持されたコニカルチューブ２１が、所定位置に設置された把持具２３の挿入空間２３ｃに挿入され、コニカルチューブ２１を支持する部材によって支持される。そして、図６に示されるように、ロボット１０ｂがハンド１１ｂにより突出部２３ｄ，２３ｅを把持する。このことで、挿入空間２３ｃが狭くなり、側壁部２３ａ，２３ｂ間でコニカルチューブ２１が固定されて、コニカルチューブ２１の把持が可能となる。

制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、コニカルチューブ２１を把持した状態で所定の作業位置に移動し、当該作業位置で停止する動作命令を出力する。所定の作業位置とは、処理用機器２の位置や他の処理を考慮して安全に作業が行える位置である。また、制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、コニカルチューブ２１に収容された検体５０の攪拌処理を行う動作命令を出力する。攪拌処理とは、検体５０を混ぜる処理であって、例えばコニカルチューブ２１を上下逆さにした状態で８秒〜１２秒程度保持する処理等をいう。制御部１２ａは、攪拌処理が完了すると、攪拌処理が完了したことを示す情報を初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃに出力する。以上が、開栓前処理における制御部１２ａの動作である。次に、開栓後処理における制御部１２ａの動作について説明する。

開栓後処理とは、ロボット１０ａ，１０ｂによるスクリューキャップ２１ｂの開栓が完了した後の処理をいう。制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、コニカルチューブ２１に収容された検体５０を収納容器２２に収納する動作命令を出力する。また、制御部１２ａは、ロボット１０ａに対して、検体５０の収納後のコニカルチューブ２１に対してスクリューキャップ２１ｂを締め付ける動作命令を出力する。また、制御部１２ａは、ロボット１０ｂに対して、検体５０の収納後のコニカルチューブ２１を開栓前処理が行われる前に設置されていた場所に戻す動作命令を出力する。

初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃは、ロボット１０ａ，１０ｂに対して開栓処理に関する動作命令を出力することにより、ロボット１０ａ，１０ｂの動作を制御する。初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃは、ロボット１０ｂに対しては、開栓処理が行われている間はコニカルチューブ２１を所定の作業位置に固定する動作命令を出力する。初期制御部１２ｂ及び通常制御部１２ｃの処理について、図７〜図１０も参照しながら説明する。図７及び図８は、初期制御時のロボットシステム１を示す斜視図である。図９及び図１０は、通常制御時のロボットシステムを示す斜視図である。

初期制御部１２ｂは、スクリューキャップ２１ｂを第１姿勢でハンド１１ａに把持させるロボット１０ａの動作命令を出力する。第１姿勢とは、ハンド１１ａの第１の凹部１１３がスクリューキャップ２１ｂと当接する姿勢である（図７参照）。ここでは、第１姿勢は、ハンド１１ａが水平方向からスクリューキャップ２１ｂを把持する姿勢となる。具体的には、第１姿勢は、ハンド１１ａの把持部材１１２の軸線がコニカルチューブ２１の軸線と直交する状態で、スクリューキャップ２１ｂを把持する姿勢となる。上述したように、第１の凹部１１３はその底部１１３ａの平坦部分の長さが長いため、スクリューキャップ２１ｂと当接する面が大きくなり、スクリューキャップ２１ｂに効果的に力を与えることができる。また、第１の凹部１１３の角部がスクリューキャップ２１ｂの外面に係止するため、スクリューキャップ２１ｂに効果的に力を与えることができる。

初期制御部１２ｂは、ロボット１０ａに対して、上述した第１姿勢でハンド１１ａを回転させる動作命令を出力する。具体的には、初期制御部１２ｂは、第７関節部Ｊ７、第６関節部Ｊ６、第５関節部Ｊ５、及び第４関節部Ｊ４を共に駆動させることにより、ハンド１１ａ等をスクリューキャップ２１ｂの中央２１ｃを中心として回転させる（図２（ｂ）、図７、及び図８参照）。

初期制御部１２ｂは、スクリューキャップ２１ｂを把持したハンド１１ａを、３０°〜６０°程度回転させる。また、初期制御部１２ｂは、当該回転を、ハンド１１ａに例えば２回行わせる。すなわち、１回目の回転が完了すると、初期制御部１２ｂは、ロボット１０ａに対して、スクリューキャップ２１ｂの把持を解除させるとともにハンド１１ａを回転動作の初期姿勢に戻す動作命令を出力する。その後、初期制御部１２ｂは、ロボット１０ａに対して、スクリューキャップ２１ｂを把持させ、ハンド１１ａを回転させる動作命令を出力する。

通常制御部１２ｃは、初期制御部１２ｂの動作命令によってハンド１１ａが回転動作させられた後に、ロボット１０ａに対して、スクリューキャップ２１ｂを第２姿勢でハンド１１ａに把持させる動作命令を出力する。第２姿勢とは、上述した第１姿勢とは異なる姿勢である。具体的には、第２姿勢とは、ハンド１１ａの爪部１１５がスクリューキャップ２１ｂと当接する姿勢である（図９参照）。また、第２姿勢とは、ハンド１１ａが直交方向からスクリューキャップ２１ｂを把持する姿勢である。具体的には、第２姿勢は、ロボット１０ａの最も先端側の回転軸Ａｘ７とスクリューキャップ２１ｂの回転軸ＡｘＳとが一致する姿勢であり（図９参照）、言い換えるとハンド１１ａの把持部材１１２の軸線がコニカルチューブ２１の軸線と平行な状態で、スクリューキャップ２１ｂを把持する姿勢となる。

通常制御部１２ｃは、ロボット１０ａに対して、上述した第２姿勢でハンド１１ａを回転させる動作命令を出力する。具体的には、通常制御部１２ｃは、フランジ部５７を回転軸Ａｘ７周りに回転させる。この場合、水平方向におけるスクリューキャップ２１ｂの中心からハンド１１ａのハンド本体１１２ａの外周面までの距離が回転動作する回転半径となる。これにより、フランジ部５７及びフランジ部５７に従動するハンド１１ａが一体的に回転する（図９参照）。当該回転半径は、第１姿勢で回転させられる際の回転半径よりも短い（すなわち、動作する際に外部へ干渉する領域が小さい）。また、第１姿勢での回転では複数の関節部が同時に駆動した合力でスクリューキャップ２１ｂを回転させていたのに対し、第２姿勢での回転では一の関節部（第７関節部Ｊ７）のみで高速に駆動している。

通常制御部１２ｃは、スクリューキャップ２１ｂを把持したハンド１１ａを、１６０°〜２００°程度回転させる。第２姿勢での回転動作が完了すると、収容部２１ａに対するスクリューキャップ２１ｂの締め付けは完全に解除される。そのため、通常制御部１２ｃは、第２姿勢での回転動作完了後、スクリューキャップ２１ｂを把持したハンド１１ａを上方に移動させ（図１０参照）、開栓処理を完了する。

次に、開栓作業の手順について、図１１を参照して説明する。図１１は、開栓作業の手順を示すフローチャートである。まず、制御部１２ａの動作命令に基づいて、ロボット１０ｂによりコニカルチューブ２１が把持される（ステップＳ１）。つづいて、制御部１２ａの動作命令に基づいて、ロボット１０ｂによりコニカルチューブ２１が把持具２３にセットされる（ステップＳ２）。以下、ロボット１０ｂによるコニカルチューブ２１の把持は把持具２３を介して行われる。

つづいて、制御部１２ａの動作命令に基づいて、ロボット１０ｂによりコニカルチューブ２１が所定の作業位置に固定される（ステップＳ３）。つづいて、制御部１２ａの動作命令に基づいて、ロボット１０ｂによりコニカルチューブ２１に収容された検体５０の攪拌処理が行われる（ステップＳ４）。

つづいて、初期制御部１２ｂの動作命令に基づいて、ハンド１１ａによりスクリューキャップ２１ｂが第１姿勢で把持される（ステップＳ５、初期制御工程）。そして、初期制御部１２ｂの動作命令に基づいて、第１姿勢でスクリューキャップ２１ｂを把持するハンド１１ａにより第１姿勢での回転が行われる（ステップＳ５、初期制御工程）。

つづいて、通常制御部１２ｃの動作命令に基づいて、ハンド１１ａによりスクリューキャップ２１ｂが第２姿勢で把持される（ステップＳ６、通常制御工程）。そして、通常制御部１２ｃの動作命令に基づいて、第２姿勢でスクリューキャップ２１ｂを把持するハンド１１ａにより第２姿勢での回転が行われる（ステップＳ６、通常制御工程）。

そして、第２姿勢での回転動作完了後、通常制御部１２ｃの動作命令に基づいて、スクリューキャップ２１ｂを把持したハンド１１ａが上方に移動し、開栓処理が完了する。開栓処理の完了後、制御部１２ａの動作命令に基づいて、ロボット１０ｂによりコニカルチューブ２１に収容された検体５０が収納容器２２に収納される（ステップＳ７）。その後、検体収納後のコニカルチューブ２１に再度スクリューキャップ２１ｂが締め付けられるとともに、当該検体５０の収納後のコニカルチューブ２１が、開栓処理前に設置されていた場所に戻され、一連の開栓作業が完了する。また、上記動作により、収容部２１ａ及びスクリューキャップ２１ｂを有するコニカルチューブ２１の製造方法が終了する。

次に、本実施形態に係るロボットシステム１の作用効果について説明する。

通常、所定の容器に取り付けられたスクリューキャップを開栓する開栓作業においては、初期回転時に、その後の通常回転時と比べてより大きな回転力が求められる。一方、通常回転時には、初期回転時のような大きな回転力は必要とされず、より迅速に開栓作業を行うことが求められる。本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、初期回転時と通常回転時とで、ハンド１１ａの回転姿勢が異なる。具体的には、初期回転時には、比較的大きな回転力を付与できる第１姿勢とし、通常回転時には高速にスクリューキャップ２１ｂを回転させることができる第２姿勢としている。このように、開栓作業の段階毎に異なる姿勢でハンド１１ａを回転させることで、各段階に応じた適切な作業が可能となり、初期回転時に開栓に失敗することを抑制しながらその後の通常回転時の開栓作業を迅速化できる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、初期制御部１２ｂが、複数の関節部、具体的には第７関節部Ｊ７、第６関節部Ｊ６、第５関節部Ｊ５、及び第４関節部Ｊ４を同時に駆動させてハンド１１ａを回転させ、通常制御部１２ｃが、一の関節部、具体的には第７関節部Ｊ７のみを駆動させてハンド１１ａを回転させる。このように、初期回転時においては複数の関節部を同時に駆動させて回転力を大きくするとともに、通常回転時においては一の関節部のみを駆動させることによって迅速に開栓作業を行うことができる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、ハンド１１ａ，１１ｂが、相対距離の拡縮が可能な一対の把持部材１１２を有していることで、回転力をスクリューキャップ２１ｂに適切に付与することができる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、第１姿勢と第２姿勢とで、スクリューキャップ２１ｂとハンド１１ａとが当接する位置及び角度が異なっている。具体的には、初期制御部１２ｂにより制御される初期回転時の第１姿勢においては、ハンド１１ａの第１の凹部１１３がスクリューキャップ２１ｂと当接し、且つ、ハンド１１ａが水平方向からスクリューキャップ２１ｂを把持している。平坦部分の長さが長い第１の凹部１１３の底部１１３ａでスクリューキャップ２１ｂと接することにより、ハンド１１ａがスクリューキャップ２１ｂと接する面を大きくすることができ、スクリューキャップ２１ｂに効果的に回転力を与えることができる。また、第１の凹部１１３の角部がスクリューキャップ２１ｂの外周面と係止して、スクリューキャップ２１ｂに効果的に回転力を与えることができる。そして、ハンド１１ａが水平方向からスクリューキャップ２１ｂを把持することで、上述した第１の凹部１１３でのスクリューキャップ２１ｂの把持を円滑に行うことができる。一方、通常制御部１２ｃにより制御される通常回転時の第２姿勢においては、ハンド１１ａの爪部１１５がスクリューキャップ２１ｂと当接し、且つ、ハンド１１ａが直交方向からスクリューキャップ２１ｂを把持している。ハンド１１ａが直交方向からスクリューキャップ２１ｂを把持することで、上述した第７関節部Ｊ７のみを駆動させた迅速な開栓作業が可能になる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、制御部１２ａは、ロボット１０ｂの動作を制御して、コニカルチューブ２１をハンド１１ｂで把持させ、コニカルチューブ２１を所定の作業位置に固定させることで、所望の場所で上述した開栓作業を行うことができる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、ハンド１１ｂが、把持具２３を用いて把持することによって、コニカルチューブ２１に傷がつくことを抑制できる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、ロボット１０ａ及びロボット１０ｂが取り付けられた胴体部１３をさらに備え、胴体部１３がロボット１０ａ及びロボット１０ｂを支持する構造とすることで、別体として構成された２つのロボットによる作業の連動性を向上させることができる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１及び開栓方法では、ロボット１０ａが人体と同じ７自由度を持つ７軸ロボットを用ているため、より人の動きに近い動きをロボットで実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態に係るロボットシステム１では、初期制御部１２ｂにより制御される初期回転時の第１姿勢と、通常制御部１２ｃにより制御される通常回転時の第２姿勢とで、スクリューキャップ２１ｂとハンド１１ａとが当接する位置及び角度が異なっているとして説明したが、必ずしもこれに限定されず、第１姿勢と第２姿勢でスクリューキャップとハンドとが当接する位置又は角度のいずれかが異なっていればよい。また、第１姿勢と第２姿勢でスクリューキャップとハンドとが当接する位置及び角度の双方が同じであってもよい。

また、ロボット１０ａとロボット１０ｂを備えるとして説明したが、スクリューキャップを把持するハンドが設けられたロボットがあればよく、コニカルチューブを固定するロボット（本実施形態におけるロボット１０ｂ）は必ずしも必要ではない。スクリューキャップを把持するハンドが設けられたロボットのみで開栓作業を行う場合には、コニカルチューブは所定の固定位置に固定されていればよい。

１…ロボットシステム、１０ａ，１０ｂ…ロボット、１１ａ，１１ｂ…ハンド、１２…コントローラ、１２ａ…制御部、１２ｂ…初期制御部、１２ｃ…通常制御部、１３…胴体部、１４…基台、２１ｂ…スクリューキャップ、２３…把持具、１１２…把持部材。

Claims (10)

1. 第１ロボットと、
   前記第１ロボットに取り付けられた第１ハンドと、
   前記第１ロボットの動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップを、第１姿勢で前記第１ハンドに把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる初期制御部と、
   前記初期制御部により前記第１ハンドを動作させた後に、前記スクリューキャップを前記第１姿勢とは異なる第２姿勢で前記第１ハンドに把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる通常制御部と、
   を有し、
   前記初期制御部及び前記通常制御部は、
   前記スクリューキャップが開栓する方向に、前記第１ハンドを回転させる、ロボットシステム。
2. 前記第１ロボットは、回転駆動可能な関節部を複数有しており、
   前記初期制御部は、複数の前記関節部を同時に駆動させて前記第１ハンドを回転させ、
   前記通常制御部は、一の前記関節部を駆動させて前記第１ハンドを回転させる、請求項１記載のロボットシステム。
3. 前記第１ハンドは、相対距離の拡縮が可能な一対の把持部材を有している、請求項１又は２記載のロボットシステム。
4. 前記第１姿勢と前記第２姿勢とで、前記スクリューキャップと前記第１ハンドとが当接する位置又は角度の少なくともいずれか一方が異なる、請求項１〜３のいずれか一項記載のロボットシステム。
5. 第２ロボットと、
   前記第２ロボットに取り付けられた第２ハンドと、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第２ロボットの動作を制御して、前記所定の容器を前記第２ハンドで把持させ、前記所定の容器を所定の作業位置に固定させる請求項１〜４のいずれか一項記載のロボットシステム。
6. 前記第２ハンドは、前記所定の容器を所定の把持具を用いて把持する請求項５に記載のロボットシステム。
7. 前記第１ロボット及び前記第２ロボットが取り付けられた共通胴体をさらに備える、請求項５又は６記載のロボットシステム。
8. 前記第１ロボットは７軸ロボットである、請求項１〜７のいずれか一項記載のロボットシステム。
9. 締め付けによって所定の容器に取り付けられたスクリューキャップを、第１ロボットに取り付けられた第１ハンドに第１姿勢で把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる初期制御工程と、
   前記初期制御工程後に、前記スクリューキャップを前記第１姿勢とは異なる第２姿勢で前記第１ハンドに把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる通常制御工程と、を含み、
   前記初期制御工程及び前記通常制御工程では、
   前記スクリューキャップが開栓する方向に、前記第１ハンドを回転させる、容器の開栓方法。
10. 容器本体と該容器本体に締め付けにより取り付けられたスクリューキャップとを有する被加工物の製造方法であって、
    前記スクリューキャップを、第１ロボットに取り付けられた第１ハンドに第１姿勢で把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる初期制御工程と、
    前記初期制御工程後に、前記スクリューキャップを前記第１姿勢とは異なる第２姿勢で前記第１ハンドに把持させた状態で、前記第１ハンドを回転させる通常制御工程と、を含み、
    前記初期制御工程及び前記通常制御工程では、
    前記スクリューキャップが開栓する方向に、前記第１ハンドを回転させる、被加工物の製造方法。

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